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2011年高考已落下帷幕，作为化学科目的主干知识，元素化合物在各套试卷中均以不同的形式呈现，或难或易。理科综合题目数一定程度的减少，考点综合程度增加，以元素化合物的变化和化学实验操作为主线的工艺流程题日渐普及。本文以几例加以探讨。
工艺流程题一般由三个部分组成：题头、流程图和问题。题头一般简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（含副产品）；流程图主要以框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；问题主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题。解答化学工艺流程题一般理清两条线：其一是提取题目中有效信息，弄清元素化合物的转化关系；其二是整个流程中经历的实验操作步骤；同时把握两者的联系，具体分析各小题进行解答。
例1.（2011年广东卷，第32题）由熔融盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：
（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为① 和②
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。
（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为。
（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在，铝电镀的主要电极反应式为 。
（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是。
【解析】（1）结合题意，即是Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应；（2）杂质中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3（700℃时升华形成气体）。（3）冷凝后的气体Cl2和HCl均能与碱液反应；（3）电镀时，镀层金属作阳极，失电子形成阳离子，即Al失电子形成Al3+，Al3+结合AlCl4-形成Al2Cl7-；（5）防止腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属内部结构等。
【答案】?譹?訛2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，②4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si
（2）HCl，氯化铝；NaCl
（3）Cl2＋2OH-＝ClO-＋Cl-＋H2O，H+＋OH-＝H2O
（4）阳 Al＋7AlCl4-─3e-＝4Al2Cl7-
（5）致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。
【试题评析】本试题以简单的流程呈现了粗铝的精炼过程，金属铝的电镀。试题立足基础、突出主干，以元素化合物为线全面的考查中学阶段的基础知识，化学反应方程式的书写、离子反应方程式的书写、电极的判断和电极反应方程式书写、金属的防护等。对学科内的相关知识点简单融合，考查了学生对知识整合与综合运用能力。
例2.（2011年安徽卷，第27题）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO2和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的
（写化学式）转化为可溶性物质。
（2）第②步反应的离子方程式□ ＋□ClO3-＋□ ＝□MnO2↓＋□Cl2↑+□ 。
（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、、、 ，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有（写化学式）。
（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况），则在第②步反应中至少需要
molNaClO3
【解析】（1）碳酸盐和金属氧化物均能溶于强酸；（2）反应中ClO3-转化成Cl2，发生还原反应，故另一反应物为Mn2+，被氧化成MnO2，配平该离子反应方程式即可；（3）蒸发需要蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等，Cl2与NaOH反应得到NaClO和NaCl；（4）结合MnCO3＋H2SO4＝MnSO4＋H2O＋CO2↑，n(MnCO3)＝n(CO2)＝＝0.01mol，m(MnCO3)＝0.01mol×105g•mol-1＝1.05g，m(MnO)＝12.69g-1.05g-8.7g＝2.94g(即0.04mol)，故溶液中的n(Mn2+)＝0.01mol+0.04mol＝0.05mol，结合（2）知，至少加入n(ClO3-)＝0.05mol×＝0.02mol。
【答案】（1）MnO、MnCO3
（2）5Mn2+＋2ClO3-＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+
（3）蒸发皿、玻璃棒、酒精灯NaCl
（4）0.02
【试题评析】工艺流程题目是以元素化合物的变化和化学实验基本操作两线为基础的综合考察，本试题考查了元素化合物的变化，更强化了化学实验基本操作的考查，依据物质的变化确定进行的相关实验类型，并分析所需的化学仪器，突出了化学学科的特点。
例3.（2011年高考福建卷，第24题）四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成为是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：
回答下列问题
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3+＋Fe＝3Fe2+
2TiO2+（无色）＋Fe＋4H+＝2Ti3+（紫色）＋Fe2+＋2H2O
Ti3+（紫色）＋Fe3+＋H2O＝TiO2+（无色）＋Fe2+＋2H+
加入铁屑的作用是。
（2）在②─→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2•nH2O溶液，该溶液的分散质颗粒直径大小在
范围。
（3）若把③中制得的固体TiO2•nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可以制得钛白粉。已知25°C时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10-39该温度下反应Fe(OH)3＋3H+Fe3+＋3H2O的平衡常数K＝ 。
（4）已知：
TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋O2(g)； ΔH＝+140kJ•mol－1
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)； ΔH＝－221kJ•mol－1
写出④中TiO2和焦炭、氧气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：。
（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是（只要求写出一项）。
（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4的，可采用 方法。
【解析】（1）结合方程式知铁屑作还原剂，将Fe3+还原成Fe2+，结合浸出液显紫色，即溶液含有Ti3+，防止了Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+。（2）形成TiO2•nH2O溶胶，即是胶体，分散质颗粒直径大小为10-9m～10-7m（或1nm～100nm）；（3）Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3+)×c3(OH-)＝2.79×10-39，25℃时，c(H+)×c(OH-)＝Kw＝1×10-14；反应Fe(OH)3＋3H+ Fe3+＋H2O的平衡常数K＝==＝2.79×103。（4）结合盖斯定律，两热化学方程式相加得：TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g)； ΔH＝－81kJ•mol－1。（5）据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足在于产生废气，废液，废渣等。（6）结合表信息，SiCl4，TiCl4两者沸点相差较大，精制TiCl4可用蒸馏（分馏）等方法。
【答案】（1）使Fe3+还原为Fe2+，生成Ti3+保护Fe2+不被氧化
（2）10－9m～10－7m
（3）2.79×103
（4）TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g)； ΔH＝－81kJ•mol－1
（5）产生三废
（6）蒸馏（或分馏，或精馏）
【试题评析】本试题通过铁屑的加入、胶体性质的判断、绿色化学、物质的精炼等考查，渗透了SYSE教育，体现了新高考测试的功能强调认知领域中知识、能力与情感态度多元目标的统一，揭示科学、技术、社会与环境的相互关系，引导学生树立正确的自然观和价值观。本题（3）问如果要求学生书写出计算过程，更能考查学生的计算能力和运用化学用语的表达能力。
例4.（2011年江苏卷，第16题）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3•6H2O）的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K＝；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为。
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是、。
（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为（写化学式）。
【解析】（1）平衡常数K等于产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比；过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3；（2）酸过量是为了保证铁的化合物充分溶解，转化为离子，后续过程中一直保持酸过量是为抑制Fe3+水解；（3）Cl2氧Fe2+生成Fe3+；（4）尾气中含未反应的Cl2和挥发出的酸性HCl气体。
【答案】
（1）SO2＋NaOH＝NaHSO3
（2）提高铁元素的浸取率抑制Fe3+水解
（3）Cl2＋2Fe2+＝2Cl－＋2Fe3+ Cl2、HCl
【试题评析】本试题第（1）问相对基础，得分较容易，但后面的问题分析要求学生具备全面分析问题的能力、科学的表达能力和按不同要求使用化学用语的能力，试题结构设置层次分明。
（作者单位：四川省泸州市泸县二中）
责任编校 李平安
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
工艺流程题一般由三个部分组成：题头、流程图和问题。题头一般简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（含副产品）；流程图主要以框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；问题主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题。解答化学工艺流程题一般理清两条线：其一是提取题目中有效信息，弄清元素化合物的转化关系；其二是整个流程中经历的实验操作步骤；同时把握两者的联系，具体分析各小题进行解答。
例1.（2011年广东卷，第32题）由熔融盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：
（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为① 和②
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。
（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为。
（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在，铝电镀的主要电极反应式为 。
（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是。
【解析】（1）结合题意，即是Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应；（2）杂质中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3（700℃时升华形成气体）。（3）冷凝后的气体Cl2和HCl均能与碱液反应；（3）电镀时，镀层金属作阳极，失电子形成阳离子，即Al失电子形成Al3+，Al3+结合AlCl4-形成Al2Cl7-；（5）防止腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属内部结构等。
【答案】?譹?訛2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，②4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si
（2）HCl，氯化铝；NaCl
（3）Cl2＋2OH-＝ClO-＋Cl-＋H2O，H+＋OH-＝H2O
（4）阳 Al＋7AlCl4-─3e-＝4Al2Cl7-
（5）致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。
【试题评析】本试题以简单的流程呈现了粗铝的精炼过程，金属铝的电镀。试题立足基础、突出主干，以元素化合物为线全面的考查中学阶段的基础知识，化学反应方程式的书写、离子反应方程式的书写、电极的判断和电极反应方程式书写、金属的防护等。对学科内的相关知识点简单融合，考查了学生对知识整合与综合运用能力。
例2.（2011年安徽卷，第27题）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO2和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的
（写化学式）转化为可溶性物质。
（2）第②步反应的离子方程式□ ＋□ClO3-＋□ ＝□MnO2↓＋□Cl2↑+□ 。
（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、、、 ，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有（写化学式）。
（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况），则在第②步反应中至少需要
molNaClO3
【解析】（1）碳酸盐和金属氧化物均能溶于强酸；（2）反应中ClO3-转化成Cl2，发生还原反应，故另一反应物为Mn2+，被氧化成MnO2，配平该离子反应方程式即可；（3）蒸发需要蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等，Cl2与NaOH反应得到NaClO和NaCl；（4）结合MnCO3＋H2SO4＝MnSO4＋H2O＋CO2↑，n(MnCO3)＝n(CO2)＝＝0.01mol，m(MnCO3)＝0.01mol×105g•mol-1＝1.05g，m(MnO)＝12.69g-1.05g-8.7g＝2.94g(即0.04mol)，故溶液中的n(Mn2+)＝0.01mol+0.04mol＝0.05mol，结合（2）知，至少加入n(ClO3-)＝0.05mol×＝0.02mol。
【答案】（1）MnO、MnCO3
（2）5Mn2+＋2ClO3-＋4H2O＝5MnO2↓＋Cl2↑＋8H+
（3）蒸发皿、玻璃棒、酒精灯NaCl
（4）0.02
【试题评析】工艺流程题目是以元素化合物的变化和化学实验基本操作两线为基础的综合考察，本试题考查了元素化合物的变化，更强化了化学实验基本操作的考查，依据物质的变化确定进行的相关实验类型，并分析所需的化学仪器，突出了化学学科的特点。
例3.（2011年高考福建卷，第24题）四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成为是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：
回答下列问题
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3+＋Fe＝3Fe2+
2TiO2+（无色）＋Fe＋4H+＝2Ti3+（紫色）＋Fe2+＋2H2O
Ti3+（紫色）＋Fe3+＋H2O＝TiO2+（无色）＋Fe2+＋2H+
加入铁屑的作用是。
（2）在②─→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2•nH2O溶液，该溶液的分散质颗粒直径大小在
范围。
（3）若把③中制得的固体TiO2•nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可以制得钛白粉。已知25°C时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10-39该温度下反应Fe(OH)3＋3H+Fe3+＋3H2O的平衡常数K＝ 。
（4）已知：
TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋O2(g)； ΔH＝+140kJ•mol－1
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)； ΔH＝－221kJ•mol－1
写出④中TiO2和焦炭、氧气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：。
（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是（只要求写出一项）。
（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4的，可采用 方法。
【解析】（1）结合方程式知铁屑作还原剂，将Fe3+还原成Fe2+，结合浸出液显紫色，即溶液含有Ti3+，防止了Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+。（2）形成TiO2•nH2O溶胶，即是胶体，分散质颗粒直径大小为10-9m～10-7m（或1nm～100nm）；（3）Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3+)×c3(OH-)＝2.79×10-39，25℃时，c(H+)×c(OH-)＝Kw＝1×10-14；反应Fe(OH)3＋3H+ Fe3+＋H2O的平衡常数K＝==＝2.79×103。（4）结合盖斯定律，两热化学方程式相加得：TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g)； ΔH＝－81kJ•mol－1。（5）据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足在于产生废气，废液，废渣等。（6）结合表信息，SiCl4，TiCl4两者沸点相差较大，精制TiCl4可用蒸馏（分馏）等方法。
【答案】（1）使Fe3+还原为Fe2+，生成Ti3+保护Fe2+不被氧化
（2）10－9m～10－7m
（3）2.79×103
（4）TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g)； ΔH＝－81kJ•mol－1
（5）产生三废
（6）蒸馏（或分馏，或精馏）
【试题评析】本试题通过铁屑的加入、胶体性质的判断、绿色化学、物质的精炼等考查，渗透了SYSE教育，体现了新高考测试的功能强调认知领域中知识、能力与情感态度多元目标的统一，揭示科学、技术、社会与环境的相互关系，引导学生树立正确的自然观和价值观。本题（3）问如果要求学生书写出计算过程，更能考查学生的计算能力和运用化学用语的表达能力。
例4.（2011年江苏卷，第16题）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3•6H2O）的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K＝；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为。
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是、。
（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为（写化学式）。
【解析】（1）平衡常数K等于产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比；过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3；（2）酸过量是为了保证铁的化合物充分溶解，转化为离子，后续过程中一直保持酸过量是为抑制Fe3+水解；（3）Cl2氧Fe2+生成Fe3+；（4）尾气中含未反应的Cl2和挥发出的酸性HCl气体。
【答案】
（1）SO2＋NaOH＝NaHSO3
（2）提高铁元素的浸取率抑制Fe3+水解
（3）Cl2＋2Fe2+＝2Cl－＋2Fe3+ Cl2、HCl
【试题评析】本试题第（1）问相对基础，得分较容易，但后面的问题分析要求学生具备全面分析问题的能力、科学的表达能力和按不同要求使用化学用语的能力，试题结构设置层次分明。
（作者单位：四川省泸州市泸县二中）
责任编校 李平安
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